第3章 土壤的基本性質(zhì)2013

第三章土壤的基本性質(zhì)土壤肥料學土壤膠體吸收性能土壤酸堿性……化學性質(zhì)土壤孔性結(jié)構(gòu)性耕性

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物理性質(zhì)第一節(jié)土壤孔性、結(jié)構(gòu)性、耕性土壤孔隙：土壤中土?；驁F聚體之間以及團聚體內(nèi)部的空隙。

植物根系伸展和土壤動物、微生物活動的地方

容納水分和空氣的空間物質(zhì)和能量交換的場所土壤肥料學一、土壤孔性土壤孔隙度（SoilPorosity)：土壤孔隙的數(shù)量，即單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分數(shù)。表示土壤中各種大小孔隙的總和。決定著土壤中氣、液兩相的總量。土壤孔隙比：指土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。衡量土壤孔隙的指標土壤肥料學土壤孔隙類型：土壤孔隙的大小和比例，以及在上下土層的分布。決定著氣、液兩相的比例。（一）土壤孔隙度土壤孔隙度==土壤容積-土粒容積土壤容積×100%孔隙容積土壤容積×100%=土壤容積土粒容積×100%1-=土壤重量/相對密度土壤重量/｛容重｝1-×100%=1-｛容重｝/相對密度×100%土壤肥料學土壤相對密度：即土壤比重，指單位容積的固體土粒（不包括粒間孔隙）的干重與4℃時同體積水重之比，無量綱。由于4℃時水的密度為1g/cm3，所以土壤比重的數(shù)值就等于土壤密度（單位容積土粒的干重）。1、土壤相對密度（Soilspecificgravity）土壤肥料學土壤比重數(shù)值的大小主要決定于土壤的物質(zhì)組成：①與土壤礦物組成和含量有關(guān)，如：石英2.65，正長石2.54～2.58，高嶺石2.6～2.65，蒙脫石2.00～2.20。大多數(shù)土壤礦物的相對密度在2.6～2.7，一般取平均值2.65作為土壤比重。②與土壤有機質(zhì)含量有關(guān)，表土層有機質(zhì)含量高，比重小于心土、底土，有機質(zhì)比重1.25～1.40g/cm3。２、土壤容重（Soilbulkdensity）土壤容重：指單位容積土體（包括孔隙在內(nèi)的原狀土）的干重。單位為g/cm3或t/cm3。土壤肥料學不同土壤容重差別較大，受以下因素影響：①土壤內(nèi)部性狀：土粒排列、礦物組成和含量、有機質(zhì)含量、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度等。砂質(zhì)土容重1.2～1.8g/cm3，粉質(zhì)土1.0～1.5g/cm3。②降水和人為生產(chǎn)活動，耕層變幅較大。容重是十分重要的基本數(shù)據(jù)，在農(nóng)業(yè)上，建筑、筑路、橋梁工程常用。①反映土壤松緊度，計算土壤孔隙度；決定種植作物的類型。②計算土壤重量：ｍｓ＝Ｓ·ｈ·ｄ（ｍｓ土重，Ｓ面積，ｈ土層深度，ｄ容重）。③計算土壤水分、有機質(zhì)、養(yǎng)分、鹽分數(shù)量等，作為灌溉、排水、施肥的依據(jù)。土壤容重的作用土壤肥料學土壤孔隙比：是土壤中孔隙容積與土粒容積的比值，也可以表示土壤孔隙的數(shù)量，結(jié)構(gòu)良好的耕層土壤的孔隙比應(yīng)≥１

（二）土壤孔隙比孔隙比＝孔隙容積／土粒容積＝孔隙容積／（土壤容積－孔隙容積）＝孔隙度／（１－孔隙度）土壤肥料學（三）土壤孔隙類型土壤孔隙度或土壤孔隙比只說明土壤孔隙“量”的問題，并未反映土壤孔隙“質(zhì)”的差別，即使兩種土壤的孔隙度和孔隙比相同，如果大小孔隙的數(shù)量分配不同，則它們的保水、蓄水、通氣以及其他性質(zhì)也會有顯著的差別。土壤肥料學土壤孔徑，指與一定的水吸力相當?shù)目讖?，叫做當量孔徑或?qū)嵭Э讖?，它與孔隙的形狀及其均勻性無關(guān)。土壤水吸力與當量孔徑的關(guān)系用茹林公式表示：｛d｝＝3／｛T｝式中：ｄ—孔隙的當量孔徑，單位ｍｍ；Ｔ—土壤水吸力，單位kPa；大括號表示量的數(shù)值1、土壤孔徑土壤肥料學２、土壤孔隙類型（１）非活性孔，又叫無效孔、束縛水孔，是土壤中最細微的孔隙，當量孔徑一般＜0.002ｍｍ，土壤水吸力＞1500Pa。這種孔隙幾乎總是被土粒表面的吸附水所充滿，土粒對這些水有強烈吸附作用，故保持在這種孔隙中的水分不易運動，也不能被植物吸收利用。這類孔隙與土粒的大小和分散程度密切相關(guān)，即土粒愈細或愈分散，則非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通氣性差，耕性惡化，易板結(jié)，粘土中這種孔隙較多。非活性孔度＝非活性孔容積／土壤容積×１００％土壤肥料學（２）毛管孔隙：當量孔徑約為0.002～0.02ｍｍ，土壤水吸力約為150~1500Pa，具有毛管作用。水分可借助毛管彎月面力保持貯存在該類孔隙中。植物細根、原生動物和真菌等難以進入毛管孔隙中，但植物根毛和一些細菌可在其中活動，其中保貯的水分可被植物吸收利用。壤土和結(jié)構(gòu)好的土壤此孔隙較多。毛管孔度＝毛管孔容積／土壤容積×１００％＝（田間持水量－凋萎含水量）×容重×１００％土壤肥料學（3）通氣孔隙：當量孔徑約為>0.002ｍｍ，土壤水吸力<150Pa，毛管作用明顯減弱。這種孔隙中的水分主要受重力支配而排出，是水分和空氣的通道，經(jīng)常為空氣所占據(jù)，故又稱空氣孔隙。大孔：直徑>0.02mm，相應(yīng)的土壤水吸力小于1.5×104Pa，排水速度快，作物根能伸入其中。小孔：直徑0.02～0.002mm，排水速度較慢，常見作物的根毛和某些真菌的菌絲體能進入其中。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要來看，旱作土壤耕層通氣孔隙應(yīng)保持在10%以上，大小孔隙之比為1:2～4較為合適。通氣孔度=通氣孔容積/土壤容積×100%土壤肥料學1、土壤質(zhì)地

粘質(zhì)土孔隙度45～60%之間，以毛管孔和非活性孔為主；砂質(zhì)土孔隙度33-45%，通氣孔較多；壤質(zhì)土孔隙度45-52%，有適量通氣孔又有較多毛管孔，水氣協(xié)調(diào)，利于作物生長。2、土壤有機質(zhì)有機質(zhì)多的土壤易形成團粒結(jié)構(gòu)而孔度較高。3、自然因素和土壤管理等土壤肥料學（四）影響土壤孔性的因素土壤肥料學（五）土壤孔隙狀況與土壤肥力、作物生長的關(guān)系1、土壤孔隙狀況與土壤肥力（1）影響土壤松緊狀況（2）影響土壤保水、通氣能力（3）影響?zhàn)B分的有效化和保肥供肥性能（4）影響土壤的增溫與穩(wěn)溫2、土壤孔隙狀況與作物生長土壤孔隙狀況主要影響作物根系的穿插和生長。二、土壤結(jié)構(gòu)性（一）土壤結(jié)構(gòu)性的概念土壤結(jié)構(gòu)體是指土壤中的土粒相互黏結(jié)團聚成大小形狀和性質(zhì)不同的聚合體稱之為土壤結(jié)構(gòu)體。土壤結(jié)構(gòu)性是指土體中土壤結(jié)構(gòu)體的大小、類型、數(shù)量、品質(zhì)及其相互排列方式和相應(yīng)的孔隙狀況等的綜合特性。1、片狀結(jié)構(gòu)體：農(nóng)民稱臥土，水平軸發(fā)育大大超過縱軸，呈扁平狀，厚度1-5mm。常出現(xiàn)于犁底層和雨后或灌溉結(jié)殼。（二）土壤結(jié)構(gòu)體的類型2、柱狀、棱柱狀結(jié)構(gòu)體：在結(jié)構(gòu)體形成時縱軸發(fā)育大于水平軸，在土體中直立，邊面不明顯稱柱狀結(jié)構(gòu)體。邊面棱角明顯稱棱柱狀結(jié)構(gòu)。它常出現(xiàn)于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重質(zhì)地、干濕交替明顯的心底土中，群眾稱之為立土、豎土。表面有鐵質(zhì)、錳質(zhì)膠膜形成棱柱狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部緊實。3、塊狀結(jié)構(gòu)體、核狀結(jié)構(gòu)體塊狀結(jié)構(gòu)：農(nóng)民稱之為“坷垃”，縱軸與水平軸大體相等，邊面不明顯，分大塊狀、塊狀和碎塊狀。表土中多見塊狀與碎塊狀。常出現(xiàn)于有機質(zhì)缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤過干過濕耕作最易形成塊狀結(jié)構(gòu)。核狀結(jié)構(gòu)：表面有褐色膠膜，由石灰質(zhì)鐵質(zhì)膠膜膠結(jié)而成，常出現(xiàn)于缺乏有機質(zhì)的心、底土中，農(nóng)民稱之為“蒜瓣土”。4、團粒結(jié)構(gòu)有機質(zhì)豐富的自然土壤與耕作土壤中，為近似球形疏松多孔的小土團。0.25-10mm之間，<0.25mm稱微團粒,是形成團粒的基礎(chǔ)，在提高水稻土和農(nóng)業(yè)土壤肥力具重要作用。5、無結(jié)構(gòu)土粒分散，不能粘合在一起，常見于砂土中。（三）土壤結(jié)構(gòu)體與土壤肥力1.團粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力團粒結(jié)構(gòu)具有較適宜的孔性（多級孔隙）；團粒結(jié)構(gòu)較多的土壤具有蓄水抗旱作用；團粒結(jié)構(gòu)較多的土壤可以協(xié)調(diào)水氣矛盾、保肥和供肥的矛盾；團粒結(jié)構(gòu)可提高土壤耕作質(zhì)量；團粒結(jié)構(gòu)有利于根系生長2、其它結(jié)構(gòu)與土壤肥力土體中水肥氣熱不協(xié)調(diào)，因此為不良結(jié)構(gòu)體。（四）土壤結(jié)構(gòu)形成第一階段：由原生土粒（分散的單個土粒）黏結(jié)形成為初級的次生土粒（復粒）或較大的土體；第二個階段：由初級的復粒在各種膠結(jié)物的作用下進行團聚或由土粒粘結(jié)成的土體沿一定方向破裂而成。

1、凝聚作用：單個細小土粒是膠體，它們相互碰撞時，當電荷斥力小于分子引力時就相互碰撞凝聚在一起。促進膠粒發(fā)生凝聚作用的措施如下：（1）改變土壤中交換性陽離子種類各類交換性陽離子對膠體的凝聚力大小順序是Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+

（2）增加電解質(zhì)濃度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用耕翻曬田，凍垡等措施提高土壤電解質(zhì)濃度，促使粉粒相互凝聚形成團粒、微團粒結(jié)構(gòu)。

（3）土壤中加入多價陽離子促進不可逆凝聚作用的進行2、膠結(jié)劑的膠結(jié)作用促進形成結(jié)構(gòu)的膠結(jié)劑三類：＜1＞無機膠體

鐵、鋁、錳氧化物和二氧化硅等，它們以膠膜狀包裹于土粒表面，把土粒膠結(jié)在一起，通過脫水形成具有水穩(wěn)性的結(jié)構(gòu)。一般形成不良結(jié)構(gòu)體。＜2＞粘粒本身是形成結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)又是膠結(jié)劑。＜3＞有機物質(zhì)它們與粘粒結(jié)合形成有機無機復合物，促進團粒結(jié)構(gòu)形成，且穩(wěn)定性強。3、水膜的粘結(jié)作用粘粒表面一般帶負電，可以吸引極性水分子，使土定向排列成水膜，即粘?！ぁ沉＿B接在一起。4、外力作用①根系與掘土動物在土壤中活動②干濕交替與凍融交替③耕作等土壤管理措施。（五）土壤孔性和結(jié)構(gòu)性的調(diào)節(jié)良好結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了良好的作物生長環(huán)境，但良好結(jié)構(gòu)并不易形成也不易保持，大水漫灌，土壤壓板，有機質(zhì)減少等都造成結(jié)構(gòu)破壞，所以不良結(jié)構(gòu)需改良，常見措施有：

精耕細作，增施有機肥合理輪作倒茬；調(diào)節(jié)土壤陽離子組成，改良土壤酸堿性質(zhì)合理灌溉、曬垡和凍垡施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑：胡敏酸、樹脂膠、纖維素黏膠、藻醣酸、褐煤、泥炭三、土壤耕性土壤耕性指土壤在耕作時反映出來的特性。從三方面評價：1、耕作的難易；2、耕作質(zhì)量的好壞；3、適耕期長短。（一）影響土壤耕性的因素1、土壤粘結(jié)性：土粒間由于分子引力而相互粘結(jié)在一起的性質(zhì)，它使土壤具有抵抗破碎和分散的能力。粘結(jié)性的強弱用粘結(jié)力表示，單位kg/cm2。2、土壤粘著性：指土壤在一定含水量范圍內(nèi)粘附外物的性能，用粘著力表示。是由土粒-水分子-外物之間的分子引力引起的。影響土壤粘結(jié)性和粘著性因素：①土壤質(zhì)地；②含水量；③有機質(zhì)含量；④代換性離子種類；⑤土壤結(jié)構(gòu)。3、土壤可塑性：指土壤在一定含水范圍內(nèi)受外力作用而發(fā)生變形，當外力消失后土壤繼續(xù)保持變形的性狀。影響土壤可塑性強弱因素：①土壤含水量：塑性值（塑性指數(shù)）=上塑限－下塑限；②質(zhì)地：塑性值粘土>17，壤土=7-17，砂壤土<7,砂土=0。（表3-3）③粘土礦物種類，蒙脫土＞高嶺石；④陽離子代換量：Na+會使土壤分散，Ca2+使土壤凝聚⑤有機質(zhì)4、土壤脹縮性：指土壤吸水膨脹和失水收縮的性能。

土壤膨脹時使植物根系受到擠壓而受傷，并使土壤孔隙變小，影響透水透氣和散熱吸熱狀況；土壤收縮時，土壤龜裂，易拉斷植物根系，并加快下層土壤水分蒸發(fā)。影響土壤脹縮性的因素：①土壤膠體：蒙脫石>高嶺石②陽離子：鹽堿土中，Na+吸水使土壤脹縮性增加，濕時膨脹粘閉，干時收縮形成柱狀結(jié)構(gòu)的土壤。4、土壤松緊性直接影響土壤耕作難易和耕作質(zhì)量，松緊性用堅實度表示，堅實度是指土壤抗壓縮的阻力，用壓縮單位土體所需的力來表示，單位kg/cm3。5、土壤結(jié)持性土壤在不同含水量時所表現(xiàn)出來的性狀。當土壤含水量由少至多時，土壤結(jié)持狀態(tài)由：堅硬→酥軟→可塑→粘韌→濃漿→薄漿。土壤含水量干燥濕潤潮濕濘濕多水極多水土壤結(jié)持狀態(tài)堅硬酥軟可塑粘韌濃泥漿薄泥漿主要性狀具有固體性質(zhì)，不能捏合成團松散無可塑性，易成團但不成塊有可塑性，無粘著性可塑性和粘著性可受重力影響而流動成懸浮體，容易流動耕作阻力大小大大大小耕作質(zhì)量成硬土塊成小土塊成大土垡成大土垡成浮泥漿成泥漿宜耕性不宜宜不宜不宜不宜宜稻田耕作土壤結(jié)持性與土壤耕性的關(guān)系（二）土壤耕性的調(diào)節(jié)1、防止土壤壓板（土壤在降雨、灌溉、人畜踐踏和農(nóng)機具的作用下由松變緊的過程）：改進農(nóng)機具；避免在土壤過濕時耕作；減少不必要的作業(yè)項目或?qū)嵭新?lián)合作業(yè)；實行免耕或少耕法。2、注意土壤的宜耕狀態(tài)和宜耕期；3、改良土壤耕性：增施有機肥、客土改良質(zhì)地、合理灌排，適時耕作1、什么叫土壤容重？其有何作用？2、土壤孔隙的作用、類型及衡量土壤孔性的指標？3、土壤結(jié)構(gòu)的類型？4、為什么說有團粒結(jié)構(gòu)的土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的理想土壤？創(chuàng)造團粒結(jié)構(gòu)的措施有哪些？5、土壤耕性包括哪些？如何改良？練習題6、計算題：（1）計算一公頃(10000m2)耕層20cm深度的干土重。（測定土壤容重時，用環(huán)刀采取25cm3的土樣，稱量其濕土重為37.5g，已知其水分含量為250g/kg。）（2）已知某一土壤的容重為1.25g/cm3，單位容積固體土粒的干重為1.6，計算該土壤的孔隙度和孔隙比。第二節(jié)土壤膠體與土壤吸收性能膠體，是一種分散質(zhì)，粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，分散質(zhì)粒子大小在1nm-100nm之間。按分散劑的不同可分為氣溶膠，固溶膠，液溶膠；按分散質(zhì)的不同可分為粒子膠體、分子膠體。一、土壤膠體土壤膠體是指土壤中最細微的顆粒。其直徑一般在1-100nm（長、寬、高三個方向，至少有一個方向在此范圍內(nèi)）。1、無機膠體2、有機膠體3、有機無機復合體（一）土壤膠體的類型

1、無機膠體（1）層狀硅酸鹽礦物：其晶型結(jié)構(gòu)由硅氧片和鋁氧片組成。粘土礦物硅氧片和鋁氧片有1:1型的高嶺石，2:1型的蒙脫石。①硅氧片、硅氧四面體②鋁氧八面體由六個氧原子（或氫離子）環(huán)繞著一個中心鋁離子排列而成，氧原子排列成兩層，鋁原子居于兩層中心孔穴內(nèi)。1:1型礦物特點：晶層與晶層間距離穩(wěn)定，連接緊密，內(nèi)部空隙小，電荷量少，單位個體小，分散度低。其脹縮性、粘性和陽離子交換量較小，多出現(xiàn)于酸性土壤。如高嶺石類。硅氧片鋁氧片2:1型粘土礦物

特點：脹縮性大，吸濕性強，易發(fā)生同晶代換作用，如Al3+代Si4+，Mg2+代Al3+→帶正電→吸附負離子。如蒙脫石、水云母（晶層間夾含鉀離子），這類礦物多出現(xiàn)于北方土壤。硅氧片鋁氧片硅氧片同晶代換作用:組成礦物的中心離子被電性相同、大小相近的離子替代而晶格構(gòu)造保持不變的現(xiàn)象。（2）氧化物及其水合物：Al、Fe、Si、Ca、Mn、Ti的氧化物及水合氧化物，常呈膠膜覆蓋于土粒表面。

a.含水氧化硅膠體：游離態(tài)無定型

SiO2.H2O→H2SiO3H2SiO3==H++HSiO3-==H++SiO32-

b.含水氧化鐵、鋁：兩性膠體

Al(OH)3+H+→Al（OH）2+

+H2OpH<5Al(OH)3+OH-→Al（OH）2O-

+H2O2、土壤有機膠體種類：腐殖質(zhì)(胡敏酸、富啡酸、胡敏素）、蛋白質(zhì)或氨基酸、木質(zhì)素、維生素、多肽，多糖類化合物。特點：顆粒極小，巨大的比表面積，帶有電荷，高度的親水性，負電荷量比粘粒礦物大，易被微生物分解。3、土壤有機無機復合體有機無機復合體是通過二、三價的陽離子（Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+）與官能團（-COOH、-OH等）將帶負電荷的粘粒礦物和腐殖質(zhì)連接起來形成的復合體。以薄膜狀緊密覆蓋于粘土礦物表面，或進入粘粒礦物的晶層之間。（二）土壤膠體的構(gòu)造土壤膠體是一種分散系統(tǒng)。由膠體微粒（分散相）和微粒間溶液（分散介質(zhì)）兩大部分構(gòu)成。+++++++++-++-+-+-+-+-++--++--+微粒核定位離子層非活性補償離子層擴散層土壤溶液--------補償離子層1、微粒核（膠核）：核心、基本物質(zhì)。腐殖質(zhì)、SiO2、氧化鋁、氧化鐵、鋁硅酸鹽、蛋白質(zhì)及有機無機膠體分子群。2、雙電層：（1）決定電位離子層：是固定在膠核表面，并決定其電荷和電位一層離子。它是由膠體表面的分子解離為離子，或從溶液中吸附某一種離子而構(gòu)成。（2）補償離子層：由于膠體表面決定電位離子層帶電，產(chǎn)生電場和靜電引力，吸附土壤溶液中帶相反電荷的離子，形成補償離子層。A.非活性補償離子層：補償離子層的內(nèi)層，靠近決定電位離子層，受到的靜電引力強，離子被牢牢吸引，成平行密實排列，不易自由解離，只能隨著膠核移動。B.擴散層：在非活性補償離子層的外面，受到的靜電引力小，活動性大。同時還受使離子均勻分布的熱運動的影響，使此層陽離子隨離子距膠粒表面距離的增大而減少，由稠密到稀疏，呈擴散狀態(tài)。（三）土壤膠體的特性巨大的比表面積和表面能帶有電荷狀態(tài)可改變--凝聚與分散1、土壤膠體的比表面積和表面能比表面：指單位重量或單位體積物體的總表面積（cm2/g或m2/g，cm2/cm3或m2/cm3）。比面積＝表面積/重量土壤膠體，尤其是2：1型的粘粒礦物和腐殖質(zhì)具有巨大的比表面。如只考慮外表面積，高嶺石比面積的典型值是10－30m2/g，蒙脫石是40－100m2/g，但若將內(nèi)表面計算在內(nèi)，蒙脫石的比面積則高達800m2/g表面能：表面分子由于與外界的液體或氣體介質(zhì)相接觸，因而在內(nèi)、外方面受到的是不同分子的吸引力，不能相互抵消，所以具有多余的表面能，這種能量產(chǎn)生于物體表面，故稱為表面能。2、土壤膠體的帶電性（1）膠體帶電的原因土壤膠體表面帶有電荷是其最重要的膠體化學特性。造成膠體帶電的原因主要有以下三種：

同晶代換斷鍵表面分子的解離

土壤膠體能解離出H+,而帶負電的膠體稱為酸膠基或負膠體；能解離出OH-而帶正電的膠體稱為堿膠基或正膠體；能解離出H+也能解離出OH-的則稱為兩性膠體。（2）土壤膠體電荷的種類永久電荷：由于同晶代換的作用產(chǎn)生的電荷。這種電荷發(fā)生的方式以蒙脫石居多，伊利石較少，高嶺石最少。可變電荷：指膠體隨土壤溶液pH值的變化而發(fā)生電荷數(shù)量、符號變化的那部分電荷。其主要是由膠體表面分子的電離引起的，其次來自礦質(zhì)膠體晶格的斷鍵。土壤的可變正、負電荷數(shù)量相等時的pH稱為可變電荷零點(pH0)。膠核表面分子的解離：

粘土礦物晶面上的羥基（─OH）解離出H+，使膠體帶負電荷。是1:1型粘土礦物帶點的主要原因。含水鐵、鋁氧化物的解離：兩性膠體，低于pH0時，解離出OH-，使膠體帶正電；反之，解離出H+，使膠體帶負電。腐殖質(zhì)上某些原子團的解離：羧基（─COOH）和酚羥基可解離出H+而帶負電荷，氨基（─NH2）可在低pH0吸附H+而帶正電荷。含水氧化硅解離出H+使膠體帶負電荷。3、土壤膠體的凝聚和分散作用土壤膠體的兩種狀態(tài):（1）溶膠：膠體微粒均勻分散在水中，呈高度分散的狀態(tài)；（2）凝膠:膠體微粒彼此聯(lián)結(jié)凝聚在一起而呈絮狀。

溶膠凝膠凝聚分散土壤膠體為什么具有分散和凝聚作用？？土壤膠體分散的原因：帶電荷、膠體微粒表面水膜土壤膠體凝聚的原因：電解質(zhì)、減少土壤水分。膠體的凝聚或分散決定于電動電位（非活性補償離子層（“雙電層”）與介質(zhì)溶液間的電位差）的高低：越高，排斥力愈強，溶膠狀態(tài)。越低，當吸引力大于排斥力時，凝膠狀態(tài)。按凝聚力的大小：

Fe3+>

Al3+>

Ca2+>

Mg2+>

H+>

NH4+>

K+>

Na+對于同一土壤來說，電動電位的高低，主要決定于擴散層的厚度，而擴散層的厚度與離子電荷數(shù)量及離子水化度有關(guān)。凡電荷數(shù)量少而水化度大的離子（如Na+），形成的擴散層厚，電動電位高，使膠體分散；電荷數(shù)量多，水化度小的離子（如Ca2+），形成的擴散層薄，電動電位降至一定程度時，膠體即可凝聚。二、土壤吸收性能土壤吸收性能指土壤能夠吸收和保持土壤溶液中的分子和離子、懸液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力。

機械吸收性物理吸收性化學吸收性物理化學吸收性生物吸收性（一）土壤吸收性的類型1、機械吸收性：指土壤對固體物體的阻留。如施有機肥時，其中大小不等的顆粒，均可被保留在土壤中；污水、洪淤灌溉時，其土粒及其他不溶物，也可因機械吸收性而被保留在土壤中。主要決定于土壤的孔隙狀況。2、物理吸收性：指土壤對分子態(tài)物質(zhì)的保持能力，它表現(xiàn)在某些養(yǎng)分聚集在膠體表面，其濃度比在溶液中的大，另一些物質(zhì)在膠體表面吸附較少而溶液中濃度較大，前者為正吸附，后者為負吸附。3、化學吸收性：指易溶性鹽在土壤中轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性鹽而沉淀保存在土壤中的過程，這種吸收作用是以純化學作用為基礎(chǔ)的。

4、物理化學吸收性：指土壤對可溶性物質(zhì)中離子態(tài)養(yǎng)分的保持能力，由于土壤膠體帶有正電荷或負電荷，能吸附溶液中帶異號電荷的離子，這些被吸附的離子又可與土壤溶液中的同號電荷的離子交換而達到動態(tài)平衡。這一作用是以物理吸附為基礎(chǔ)，而又呈現(xiàn)出化學反應(yīng)相似的特性。5、生物吸收性：是指土壤中植物根系和微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，這種吸收作用的特點是有選擇性和創(chuàng)造性，并且具有累積和集中養(yǎng)分的作用。（二）土壤的離子交換作用土壤離子交換作用，即土壤物理化學吸收性能?？煞譃閮深悾?/p>

陽離子交換作用：帶負電膠體所吸附的陽離子與溶液中的陽離子進行交換。

陰離子交換作用：帶正電膠體吸附的陰離子與溶液中陰離子互相交換的作用。1、陽離子交換作用

（1）概念：土壤膠體由于帶負電而吸附陽離子（離子吸附），在一定條件下，與土壤溶液中的其他陽離子發(fā)生交換（解吸）的過程。能夠參與交換過程的陽離子，就稱為交換性陽離子。交換性陽離子可分兩種：①致酸離子H+、Al3+

②鹽基離子Ca2+、Mg2+、K+、NH4+、Na+（2）陽離子交換作用的基本特征

可逆反應(yīng)：任何一方的反應(yīng)都不能進行到底，反復浸提（交換性陽離子測定），才能把膠體表面上的鈣離子和鉀離子全部交換出來；反應(yīng)迅速：在土壤水分能使補償離子充分水化的情況下，一般的交換反應(yīng)只需幾秒鐘。

等量交換：等摩爾交換或等量電荷交換，例如，20克Ca2+可以和39.1克K+交換土壤膠粒土壤膠粒Ca2+NH4++3K++Ca2++NH4+K+K+K+（3）陽離子交換能力

Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+

離子價：高價離子交換能力＞低價離子

離子半徑和離子水化半徑：同價離子，離子半徑大的、水化半徑小的交換能力大，

離子的運動速度：H+水化很弱只與1個水分子結(jié)合，H3O+半徑很小，運動速度快，因此交換能力大于二價離子。

離子濃度：交換能力弱的離子在濃度足夠大的情況下，可以交換吸附濃度低的高價離子。離子半徑、水化半徑與交換能力的關(guān)系一價離子種類Li+Na+K+NH4+離子的真實半徑nm0.0780.0980.1330.143離子的水化半徑nm1.0080.7900.5370.532離子在膠體上的吸著力小大離子對其他離子的交換力小大（4）陽離子交換量（CationExchangeCapacity，CEC

)：指在一定pH時每千克干土所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù)，單位cmol/kg。土壤CEC大小受這些因素影響：

膠體含量：？？

膠體類型：？？

土壤PH值：？？質(zhì)地陽離子交換量（cmol(+)kg-1)砂土1-5砂壤土7-8壤土7-18粘土25-30

膠體含量：土壤膠體物質(zhì)越多（包括礦質(zhì)膠體、有機膠體和復合膠體），則CEC越大。膠體類型2:1型礦物>1:1型礦物，有機膠體>無機膠體膠體類型CEC一般范圍平均CEC蒙脫石60～10080水云母20～4030高嶺石3～1510含水氧化鐵、鋁極微—有機膠體200～4500350土壤PH值：影響可變電荷的多少，一般PH值升高，H+解離，可變負電荷逐漸增多，CEC也隨之增加。pH4.5pH6.4pH8.1沼澤土胡敏酸170.0286.3400.0灰化土胡敏酸234.0410.0508.7黑鈣土胡敏酸292.2432.9590.5pH2.5-6pH7高嶺石410蒙脫石95100（5）土壤的鹽基飽和度（basesaturationpercentage）：指土壤中交換性鹽基離子（K+、Na+、NH4+、Ca2+

、Mg2+等）總量占陽離子交換量的百分數(shù)。鹽基飽和度（%）=交換性鹽基離子總量（cmol/kg土）陽離子交換量（cmol/kg土）×100%鹽基飽和度與土壤酸堿反應(yīng)關(guān)系密切：鹽基飽和度大的土壤呈中性或堿性，如干旱、半干旱和半濕潤氣候地區(qū)；鹽基飽和度小的土壤呈酸性，如濕熱的南方。思考：我國土壤的鹽基飽和度呈現(xiàn)什么特點？（6）影響交換性陽離子有效度的因素交換性陽離子的飽和度陪補離子效應(yīng)陽離子的非交換性吸收交換性陽離子的飽和度土壤陽離子交換量cmol/kg交換性Ca量cmol/kg交換性Ca的飽和度%Ca的有效度甲10440大乙40512.5小某離子飽和度愈大，被交換而解吸的機會愈多，則有效度愈大。陪補離子效應(yīng)陪補離子：與某離子同時存在的其他離子，均稱為該離子的陪補離子。土壤交換性陽離子的組成盆中幼苗干重g盆中幼苗吸鈣量mg甲40%Ca+60%H2.8011.15乙40%Ca+60%Mg2.797.83丙40%Ca+60%Na2.344.36陪補離子種類不同，有效性不同陪補離子和被陪補離子吸附的先后順序：先吸附的有效性低，后吸附的有效性高陽離子的非交換性吸收（K+、NH4+）固定機制：層狀鋁硅酸鹽粘粒礦物晶層表面具有六個硅氧四面體連成的網(wǎng)穴，穴半徑約為0.14nm，其大小與K+（

0.133）

、NH4+

（0.143

）的半徑相近，原來吸附在晶層表面的陽離子可被K+、NH4+交換，當粘粒礦物脫水收縮時，極易被擠壓陷入網(wǎng)穴中，成為非交換性離子，降低了對植物的有效性。此即為“晶格固定”。鉀、銨的飽和度愈大，愈易發(fā)生晶格固定。2、陰離子交換作用土壤溶液中的陰離子可以被帶正電膠體吸附，但是土壤對陰離子吸附和保持機理比陽離子更為復雜，往往和化學固定、專性吸附等交織在一起。一般土壤中存在的陰離子常按被土壤吸附保持的難易程度分為三類：（1）易于被土壤吸附的陰離子如磷酸根（H2PO4-HPO42-PO43-）、硅酸根（HSiO3-、SiO32-）和某些有機酸的陰離子（如草酸根）（2）吸附作用很弱或進行負吸附的離子如Cl-、NO3-、

NO2-出現(xiàn)負吸附（固體表面濃度低于溶液中濃度）極易隨水流失。（3）中間類型的陰離子如SO42-、CO32-、HCO3-、及某些有機酸（如醋酸根）的陰離子，土壤吸收它們的能力介于以上兩類之間。影響土壤對陰離子吸收的因素：陰離子的價數(shù)：價數(shù)愈大，吸收力愈強。土壤對常見陰離子的吸收力大小順序如下：OH-

＞

PO43-

＞

SO42-

＞Cl-、NO3-－N。（OH-因離子半徑小，能同帶正電荷膠粒的雙電層中的鐵、鋁離子結(jié)合，生成解離度很小的化合物）

膠體組成成分：隨著土壤膠體中鐵、鋁氧化物增多，土壤吸收陰離子的能力也逐漸增大。

土壤pH值：堿性加強，增大負電荷量，土壤膠體對陰離子的吸收力減弱；酸性增強，正電荷增加，則吸收力增強。練習題1、什么叫土壤膠體？其類型有哪些？2、什么叫土壤吸收性？其類型有哪些？3、什么是土壤陽離子交換量和土壤鹽基飽和度？第三節(jié)土壤的酸堿性什么是酸？什么是堿？1、根據(jù)酸堿質(zhì)子論：凡能給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)就是酸，能接受質(zhì)子的物質(zhì)就是堿：

HBH++B-2、酸和堿可以是陽離子、陰離子或中性分子；如果一種物質(zhì)既能提供質(zhì)子、又能接受質(zhì)子，則可以是酸又可以是堿。

土壤酸堿性是指土壤溶液的反應(yīng)（soilreaction），它反映土壤溶液中H+濃度與OH-濃度的比例，同時也決定于土壤膠體上致酸離子（H+或Al3+）或堿性離子（Na+）的數(shù)量及土壤中酸性鹽和堿性鹽類的存在數(shù)量。一、土壤酸性土壤酸性（soilacidity），一方面與溶液中H+濃度相關(guān)，另一方面更多的是與土壤膠體上吸附的致酸離子（H+或Al3+）有密切關(guān)系。土壤中酸性的主要來源：膠體上吸附的H+或Al3+；

CO2溶于水所形成的碳酸；有機質(zhì)分解產(chǎn)生的有機酸；氧化作用產(chǎn)生少量無機酸；施肥加入的酸性物質(zhì)；

…1、活性酸度（activeacidity）活性酸度是指由土壤溶液中游離的H+直接引起的酸度，常用pH值表示，即溶液中氫離子濃度的負對數(shù)，pH=-lg[H+]。它是土壤酸堿性的強度指標。土壤酸堿性分級：

強酸性：pH＜5

酸性：pH=5.0-6.5

中性：pH=6.6-7.5

弱堿性：pH=7.6-8.5

堿性：pH=8.6-9.5

強堿性：pH>9.5

我國土壤pH一般在4~9之間。在地理分布上有“東南酸而西北堿”的規(guī)律性。2、潛性酸度（potentialacidity）潛性酸度指土壤膠體上吸附的H+或Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+、Al(OH)2.50.5+所造成的酸性。因為它們進入溶液后才會顯示出酸性，所以稱之為潛性酸，常用1000克烘干土中氫離子的厘摩爾數(shù)表示。它是土壤酸性的容量指標。潛性酸與活性酸的動態(tài)平衡：土壤膠粒xHyAl+(x+3y)K+=土壤膠粒(x+3y)K++xH++yAl3+潛性酸活性酸離子交換作用水解作用（1）交換性酸度(exchangeableacidity)：用過量中性鹽（氯化鉀、氯化鈉等）溶液與土壤作用，將土壤膠體表面上的大部分氫離子或鋁離子交換出來，再以標準堿液滴定溶液中的氫離子，此酸度即交換性酸度或代換性酸度。

土壤膠粒H+KCl

=土壤膠粒+H++Cl-K土壤膠粒Al+3KCl

=土壤膠粒+AlCl3KKKAlCl3+H2O=Al(OH)3+3H++3Cl-（2）水解性酸度:用過量弱酸強堿鹽（1mol/LCH3COONa）溶液從土壤中交換出來的氫離子或鋁離子所產(chǎn)生的酸性。

土壤膠粒H+Na+=土壤膠粒+H2ONa土壤膠粒Al

+3CH3COONa

=土壤膠粒+Al(OH)3+3CH3COOHNaNaNaCH3COONa+H2O=CH3COOH+NaOH二、土壤堿性1、OH-的來源

（1）土壤膠體上交換性Na+的代換水解產(chǎn)生OH-。（2）弱酸強堿鹽的水解，碳酸及重碳酸的鉀、鈉、鈣、鎂等鹽類。如Na2CO3、NaHCO3、CaCO3等；2、土壤堿性的表示方法（1）用pH值表示，越大堿性越強，堿性過強，對植物或微生物（少數(shù)耐堿或喜堿的除外）的生長不利。（2）土壤堿度（cmol/kg）：用土壤中的堿性鹽類，特別是Na2CO3和NaHCO3，來衡量。（3）土壤堿化度（Na+飽和度）:

土壤堿化度=（交換性鈉/陽離子交換量）×100%

堿化度在5%-20%時稱堿化土，>20%時稱堿土。三、土壤緩沖性在自然條件下，土壤pH值不因土壤酸堿環(huán)境條件的改變而發(fā)生劇烈的變化，而是保持在一定的范圍內(nèi)，土壤溶液這種特殊的抵抗酸堿度變化的能力稱土壤緩沖性（soilbufferpower)。（一）土壤緩沖作用的機制土壤膠粒上的交換性陽離子；土壤溶液中的弱酸及其鹽類的存在；土壤中兩性物質(zhì)的存在；酸性土壤中鋁離子的緩沖作用機制1：土壤膠粒上的交換性陽離子土壤膠粒M+H+=土壤膠粒H+M+當土壤溶液中H+增加時，膠體表面的交換性鹽基離子與溶液中的H+交換，使土壤溶液中H+的濃度基本無變化或變化很小。土壤膠粒H+MOH=土壤膠粒M+H2O當土壤溶液中加入MOH時，解離產(chǎn)生M+或OH-，由于M+與膠體上交換性H+交換，H+轉(zhuǎn)入溶液中，同OH-生成H2O，pH變化極小。機制1是產(chǎn)生緩沖作用的主要原因?。?）土壤緩沖能力的大小和它的陽離子交換量有關(guān)，交換量愈大，緩沖性愈強。粘質(zhì)土及有機質(zhì)含量高的土壤與砂土及有機質(zhì)含量少的土壤相比，哪種緩沖性強？（2）不同的鹽基飽和度表現(xiàn)出對酸堿的緩沖能力是不同的。如果兩種土壤陽離子交換量相同，則鹽基飽和度大的，對酸的緩沖能力愈？而對堿的緩沖能力愈？土壤溶液中含有碳酸、硅酸、腐殖酸以及其他有機酸及其鹽類構(gòu)成一個良好的緩沖體系，故對酸堿具有緩沖作用。機制2：土壤溶液中的弱酸及其鹽類的存在H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2H2ONa2CO3+2HCl=H2CO3+2NaCl機制3：土壤中兩性物質(zhì)的存在R-CH-COOHNH2+HCl=R-CH-COOHNH3ClR-CH-COOHNH2+NaOH=R-CH-COONa+H2ONH2(氨基酸氯化銨鹽）(氨基酸鈉）在極強酸性土壤中（pH＜4），鋁以正三價離子狀態(tài)存在，每個Al3+周圍有6個水分子圍繞，當加入堿類時，6個水分子中即有一二個解離出H+來中和OH-。這時帶有OH-的鋁離子很不穩(wěn)定，與另一個相同的鋁離子結(jié)合，在結(jié)合中，兩個OH-被兩個鋁離子所共用，并且代替了兩個水分子的地位，結(jié)果這兩個鋁離子失去兩個正電荷。機制4：酸性土壤中鋁離子的緩沖作用2Al(H2O)63++2OH-=[Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O（二）土壤緩沖作用的重要性（1）緩沖性和適宜的植物生活環(huán)境使土壤pH值在自然條件下不致于因外界條件改變而劇烈變化，有利于營養(yǎng)無素平衡供應(yīng)，維持一個適宜的植物生活環(huán)境。（2）緩沖性和酸堿度改良土壤的緩沖性能愈大，改變酸性土（或堿性土）pH所需要的石灰（或石膏等）數(shù)量越多。四、土壤的酸堿反應(yīng)與植物生長影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與供應(yīng)影響粘粒礦物的形成影響土壤理化性狀影響作物生長（一）影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與供應(yīng)1、影響土壤微生物活性土壤細菌、放線菌：適于中性和微堿性環(huán)境，在pH＜5時活性逐漸降低；土壤真菌：可在所有pH范圍內(nèi)活動，在強酸性土壤中占優(yōu)勢。銨化作用：pH6.5～7.5硝化作用：pH6.5～8.0固氮作用：pH6.5～7.8土壤pH與微生物活性及養(yǎng)分有效度的關(guān)系456789NCa、MgPKSFe、Mn、Zn、Cu、CoMoB真菌細菌、放線菌菌2、影響?zhàn)B分的固定、釋放和淋失磷的固定：pH＜5時，活性鐵、鋁與磷酸根結(jié)合形成不溶性沉淀；pH＞7時，鈣對磷發(fā)生固